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14.甲醇是一种基础的有机化工原料和优质燃料.利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下可以合成甲醇,主要反应如下:
①CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H1=-100kJ•mol-1
②CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H2=-58kJ•mol-1
③CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)△H3
回答下列问题:
(1)△H3=+42kJ•mol-1.
(2)反应①、②、③对应的平衡常数K1、K2、K3之间的关系是K1=$\frac{{K}_{2}}{{K}_{3}}$;随着温度的升高,K3增大(填“减小”、“增大”或“不变”).
(3)合成气组成$\frac{n({H}_{2})}{n(CO+C{O}_{2})}$=2.60时,体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图1所示.图中压强由小到大的顺序为p1<p2<p3.

(4)图2是某研究机构开发的给笔记本电脑供电的甲醇燃料电池,甲醇在催化剂作用下提供质子(H+)和电子,其负极的电极反应式为CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+.

分析 (1)由①CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H1=-100kJ•mol-1
②CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H2=-58kJ•mol-1
结合盖斯定律可知,②-①得到CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g);
(2)③=②-①,则K为指数关系,升高温度平衡向吸热的方向移动;
(3)由图可知$\frac{n({H}_{2})}{n(CO+C{O}_{2})}$=2.60时、相同温度下,增大压强,有利于平衡向正反应方向移动,CO的转化率增大;
(4)甲醇在催化剂作用下提供质子(H+)和电子,则负极上甲醇失去电子生成二氧化碳.

解答 解:(1)由①CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H1=-100kJ•mol-1
②CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H2=-58kJ•mol-1
结合盖斯定律可知,②-①得到CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g),则△H3=(-58kJ•mol-1)-(-100kJ•mol-1)=+42kJ•mol-1,
故答案为:+42;
(2)③=②-①,可知①=②-③,则K1=$\frac{{K}_{2}}{{K}_{3}}$,③为吸热反应,随着温度的升高,平衡正向移动,K3增大,
故答案为:$\frac{{K}_{2}}{{K}_{3}}$;增大;
(3)相同温度下,反应③前后气体分子数不变,压强改变不影响其平衡移动,反应①②的正反应均为气体分子数减小的反应,增大压强,有利于平衡向正反应方向移动,CO的转化率增大,故增大压强有利于CO的转化率升高,结合图可知,最上方压强对应转化率最大,则压强为p1<p2<p3,
故答案为:p1<p2<p3;
(4)甲醇在催化剂作用下提供质子(H+)和电子,则负极上甲醇失去电子生成二氧化碳,负极反应为CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+,
故答案为:CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+.

点评 本题考查反应热与焓变、平衡常数、平衡移动及原电池,为高频考点,把握盖斯定律应用、反应的关系、平衡移动原理及电极反应书写为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,综合性较强,题目难度不大.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

16.合成氨的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol.现将1molN2(g)、3molH2(g)充入一容积为2L的密闭容器中,在500℃下进行反应,10min时达到平衡,NH3的体积分数为φ,下列说法中正确的是(  )
A.若达到平衡时,测得体系放出9.24kJ热量,则H2反应速率变化曲线如图甲所示
B.反应过程中,混合气体平均相对分子质量为M,混合气体密度为d,混合气体压强为p,三者关系如图乙
C.如图丙所示,容器I和II达到平衡时,NH3的体积分数为φ,则容器I放出热量与容器II吸收热量之和为92.4kJ
D.若起始加入物料为1 mol N2,3 mol H2,在不同条件下达到平衡时,NH3的体积分数变化如图丁所示

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

5.将HI(g)置于密闭容器中,某温度下发生下列变化:
2HI(g)?H2(g)+I2(g)△H<0
(1)该反应平衡常数的表达式为K=$\frac{c({H}_{2})•c({I}_{2})}{{c}^{2}(HI)}$,则H2(g)+I2(g)?2HI(g)平衡常数的表达式为K1=$\frac{1}{K}$(用K表示).
(2)当反应达到平衡时c(I2)=0.5mol/L,c(HI)=4mol/L,则c(H2)为,HI的分解率为20%.
(3)能判断该反应达到平衡状态的依据是B
A.容器中压强不变
B.混合气体中c(HI)不变
C.c(I2)=c(H2)
D.v(HI)正=v(H2)逆
(4)若该反应800℃时达到平衡状态,且平衡常数为1.0,某时刻,测得容器内各物质的溶度分别为c(HI)=2.0mol/L,c(I2)=1.0mol/L,c(H2)=1.0mol/L,则该时刻,反应向正向(填“正向”或“逆向”,下同)进行,若升高温度,反应向逆向进行.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

2.下列图示与对应的叙述不相符合的是(  )
A.
反应A+B→C(△H<0)分两步进行:①A+B→X(△H>0),②X→C(△H<0),图表示总反应过程中能量变化
B.
图表示反应的化学方程式为3A+B═2C
C.
图表示弱电解质在水中建立电离平衡的过程
D.
图表示反应M(g)+N(g)?R(g)+2L(?)是放热反应且L是气体

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

9.(1)SF6是一种优良的绝缘气体,分子结构中存在S-F键.已知1molS(s)转化为气态硫原子吸收能量280kJ,断裂1molF-F.S-F键需吸收的能量分别为160kJ、330kJ.则S(s)+3F2(g)═SF6(g)的反应热△H为-1220kJ/mol
(2)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应,其能量变化示意图如下:

①写出该反应的热化学方程式:N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+183KJ/mol.
②已知该反应的△S﹦247.7J•mol-1•K-1.试判断该反应在常温时不能(填“能”或“不能”)自发进行.

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科目:高中化学 来源: 题型:多选题

19.0.1mol/L的NH3•H2O溶液中 NH3•H2O?NH4++OH-,对于该平衡,下列叙述正确的是(  )
A.加水时,平衡向逆反应方向移动
B.通入少量HCl,平衡向正反应方向移动
C.加入少量0.1mol/LNaOH,溶液中c(OH-)减小
D.加入少量NH4Cl固体,平衡向逆反应方向移动

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

6.一定温度下,在体积为2L的恒容密闭容器中充入1mol N2和3mol H2,一定条件下发生反应:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g),测得其中N2(g)物质的量随时间变化如图.
①从开始反应到t1时刻,氨气的平均反应速率为$\frac{0.5}{{t}_{1}}$mol/(L•min).
②达到平衡时,氨气在反应混合物中的百分含量是60%.
③在t3时刻,对于可逆反应所达状态,下列说法正确的有AC.
A.一个N≡N键断裂的同时,有6个N-H键断裂
B.密度不再改变
C.混合气体的平均相对分子质量不再改变
D.正反应速率v(H2)=0.6mol/(L•min),逆反应速率v(NH3)=0.2mol/(L•min)

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

3.化石燃料的燃烧会产生大量污染大气的二氧化硫和温室气体二氧化碳.而氢气和氨气都被认为是无碳无污染的清洁能源.
(1)某些合金可用于储存于氢,金属储氢的原理克表示为M+xH2═MH2x(M表示某种合金).如图1表示温度分别为T1、T2且T1<T2时最大吸氢量与氢气压强的关系.则该反应的△H<0(填“>”或“<”)

(2)氨在氧气中燃烧,生成水和一种空气组成成分的单质.已知:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92KJ•mol-1及H2的燃烧热为286kJ•mol-1;试写出氨在氧气中燃烧生成液态水的热化学方程式:4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l)△H=-1532kJ•mol-1.
(3)在一定条件下,将1molN2和3molH2混合与一个10L的容积不变的密闭容器中发生反应,5分钟后达到平衡,平衡时氨的体积分数为25%.
①反应的平衡常数表达式为K=$\frac{c{\;}^{2}(NH{\;}_{3})}{c(N{\;}_{2})•c{\;}^{3}(H{\;}_{2})}$;
②反应开始到平衡时H2的消耗速率v(H2)=0.024mol/(L﹒min);
③能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是a;
a 容器中压强不变      b.混合气体的密度不变
c.3v(H2)=2v(NH3)   d.c(N2):c(H2):c(NH3)=1:3:2
④对于上述平衡状态,改变下列条件能使反应速率增大,且平衡向正向移动的是d;
a 选用更高效的催化剂     b 升高温度c 及时分离出氨气         d 增加H2的浓度
⑤如今采用SCY陶瓷固体电解质的电化学合成氨装置(如图2),该装置用可以传导质子的固态物质作为介质.电池总反应为N2(g)+3H2(g)?2NH3(g),那么该电解池阴极反应式为N2+6e-+6H+=2NH3,当阳极失去0.6mol电子时,阴极产生的气体在标准状态下的体积为4.48L.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

4.浓硫酸和浓硝酸是实验室常用的酸,下列关于它们的说法错误的是(  )
A.浓硫酸和浓硝酸加水稀释后都能与金属铜反应
B.浓硫酸和浓硝酸都不能用来直接跟锌粒反应制氢气
C.浓硫酸和浓硝酸在常温下都能用金属铝制容器盛放
D.浓硫酸和浓硝酸都能与单质碳反应

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